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    [原創(chuàng)]采用現(xiàn)成光學(xué)器件（Off-the-shelf Optics）設(shè)計光路 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2019-08-19
    簡述：采用現(xiàn)成透鏡設(shè)計光路，可壓縮開發(fā)周期，節(jié)約資金成本。然而，采用已有鏡片設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計難度較大，對設(shè)計師理論及經(jīng)驗要求較高。本文針對此類設(shè)計需要的理論知識進行講解，并分享設(shè)計中的操作經(jīng)驗和小竅門。 t]dtBt].:  
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    光學(xué)透鏡加工工藝復(fù)雜、周期較長（約6-8周），且造價高昂。若能采用已有鏡片設(shè)計光路，將節(jié)約時間和成本。
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    圖 1：透鏡加工工藝一
    圖 2：透鏡加工工藝二
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    然而，采用已有鏡片設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計難度較大，對設(shè)計師理論及經(jīng)驗要求較高。除了對光學(xué)設(shè)計像差基本理論的掌握之外，需要設(shè)計師對鏡片形狀及擺放方向引起的像差變化有進一步的、更深入的了解；也需要設(shè)計師多查閱專利文件，觀察、分析各經(jīng)典設(shè)計的透鏡擺放次序、方向，并進行設(shè)計練習(xí)。 nd~cpHQR^  
    很多光學(xué)設(shè)計相關(guān)書籍，對像差理論有詳細論述，請查閱。 'IVNqfC)u  
    此處，僅對透鏡彎曲和像差的關(guān)系，略作介紹。如圖示： #J4{W84B  
    當(dāng)物距較遠時，光線平行入射，采用整體形狀向右側(cè)彎曲的透鏡，像差較��； K=S-p3\g  
    當(dāng)物像距接近時，光線發(fā)散入射，采用對稱的雙凸透鏡，像差較小； ] yg3|C;  
    當(dāng)物距較近時，光線發(fā)散角度持續(xù)增大，采用整體形狀向左側(cè)彎曲的透鏡，像差較小。 X*4iNyIs_  
    也就是說，光線以哪種方式入射（平行、發(fā)散、匯聚），透鏡彎曲方向如何，均會影響到光路的像差、光斑大小、清晰度。 /=o~7y  
    =t@8Y`9w  
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    圖3、物距及透鏡彎曲對像差的影響
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    圖 4 、透鏡組的彎曲方向
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    圖 5 高斯物鏡中透鏡組的彎曲方向
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    圖4、圖5中，從簡單的風(fēng)景物鏡、到逐漸復(fù)雜化的普羅塔鏡頭，再到消像散鏡頭和各類雙高斯鏡頭，透鏡組整體都趨向于彎向光闌。在查閱其他專利時，也會發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律，尤其是視場較大的系統(tǒng)。 p]z< 43O$  
    )(^L *  
    枯燥的理論講完，開始較為有樂趣的設(shè)計。 mI$<+S1!  
    先從最簡單的光路開始。 #RfNk;kaA  
    比如，設(shè)計一個準(zhǔn)直透鏡組：
    abs\Ku9  
    圖6、準(zhǔn)直透鏡設(shè)計
    | DB7o+4  
    采用單片透鏡時，像差較大。此時可以采用兩片或兩片以上透鏡，組合出像差較小的光路。平行光入射時，透鏡需采用向右彎曲的形式。 cD&Q